Előfizetés a lapra

3D-modell fotók százaiból

A hét kutatója, Debreceni Egyetem, drón, földtudomány, geoinformatika, interjú

2017/01/05

Az eredetileg katonai céllal kifejlesztett drónok ma már beszivárogtak a civil szférába is. Szabó Gergely, a Debreceni Egyetem Földrajzi és Geoinformatikai Tanszékének adjunktusa izgalmas kutatása során háromdimenziós terepmodelleket alkot drónokkal készített képek alapján. Ezeken aztán méréseket lehet végezni – például egyszerűen meg lehet mondani egy kavicshalomban lévő anyag mennyiségét, vagy pontos térképeket szerkeszthetünk vele. Ugyanakkor nagyon komoly számítási kapacitás kell ahhoz, hogy több száz fotó alapján létrejöhessen a modell.

(BAJOMI BÁLINT FELVÉTELE)

– Drónokkal végzi a mindennapi munkáját. Ez egy viszonylag új technikai eszköz – mit értünk manapság alatta?

– A drone szó angolul a dolgozó méheket  jelöli – innen származik a kifejezés. Minden olyan pilóta nélküli légi eszközt drónnak nevezünk, amely arra készült, hogy valamilyen hasznos munkát végezzenek vele. Ez lehet teherszállítás, földmegfigyelés, vagy valamilyen más mérés. Sajnos napjainkban még mindig a katonai az egyik leggyakoribb alkalmazás. Ezek egyrészt közvetlenül csapásokat mérnek, másrészt katonai megfigyeléseket végeznek.

– Már 10-15 éve lehetett olvasni a sajtóban, hogy megjelentek a drónok, például az afganisztáni hadszíntéren. Mostanában kezdenek feltűnni a polgári élet több területén, így az önök kutatásaiban is.

– A katonai drónok régóta léteznek, de jellemzően nagy méretűek és teherbírásúak.  A civil életben való elterjedésüket a számítógépek és egyéb alkatrészek miniatürizációja tette lehetővé. Az, hogy egy fejlett processzort tudunk a drónon elhelyezni, nagyon sokféle funkciója mellett arra is alkalmassá teszi, hogy könnyű legyen irányítani. Nem triviális, de a polgári életben történő elterjedés másik feltétele az energiaforrások fejlődése volt. Az akkumulátorok ma már elég energiát tudnak ahhoz tárolni, hogy egy ilyen eszköz egy hétköznapi ember kezében is hasznos legyen. Összefoglalva: minden olyan repülőeszközt drónnak nevezünk, amellyel valamilyen feladatot tudunk elvégezni. Lehet ez kisméretű repülőgép, vagy hagyományos helikopter alakú eszköz, de manapság leginkább a sokpropelleres helikopterek terjedtek el, ezeket összefoglaló néven multikop-tereknek szoktuk nevezni.

– Önök drónokkal készült fotók alapján készítenek digitális terepmodellt. Milyen folyamat során alakul ki a végeredmény?

– A drónalapú adatszerzésnek maga a drón tulajdonképpen a legkisebb és a legkevésbé erőforrásigényes része. Viszont el kell ismerni, hogy ez a leglátványosabb, hiszen repül, és ez rögtön látszik. A hírekbe is a drónok szoktak bekerülni ilyen-olyan okokból. Ugyanakkor maga a drón valóban csak az eleje ennek az egész folyamatnak. Jelen esetben képeket készítünk vele egy területről, ezzel párhuzamosan pedig méréseket végzünk az adott területen. Ezeket együttesen dolgozzuk fel összetett szoftverekben. Az úgynevezett fotogrammetria-eljárás során készülnek el azok a légi fényképek, amelyek már nagyon hasonlítanak egy térképhez. Az így létrehozott torzításmentes légi fotókon (szakszóval ortofotókon) már méréseket is tudunk végezni, és rekonstruálni tudjuk a tereptárgyak alakját. Meg tudjuk tehát mondani, hogy milyen magas egy homokdomb vagy egy épület, és ezeknek a felszíni objektumoknak az alakját is hűen modellezni tudjuk. Volt olyan megrendelőnk is, aki a birtokában lévő kavicsdombról szerette volna megtudni, hogy milyen mennyiségű és értékű kavics van benne. Ilyen eredményeket tudunk a drónrepülésből kihozni.

Nagykőrös központjának modellje

A fotogrammetria összességében nagyon hasonlít az ember szemében és agyában végbemenő folyamathoz, hiszen az ember is sztereóban lát a két szemével. Amikor kicsit odébb megy és onnan is megnéz egy tárgyat, akkor kialakul az agyban a háromdimenziós modell. Ez ugyanaz az eljárás. Ugyanakkor különbséget jelent, hogy a drónalapú feldolgozásnál nem két, hanem adott esetben több tucat, vagy több száz nézőpontból van adatunk, merthogy ennyi fényképből dolgozzuk fel az adott területnek az idevonatkozó tulajdonságait. További eltérés, hogy az emberi agy igazából az addigi tapasztalatai alapján saccol, a szoftverekkel viszont már konkrét méréseket is tudunk végezni. A drónos kutatásoknál ehhez szükségesek a párhuzamos mérések nagy pontosságú pozíció­meg­ha­tá­ro­zá­sok­kal. Kis jeleket teszünk le a felszínre, és ezek segítségével pontosan meg tudjuk mondani, hogy a föld felszínén lévő tereptárgyak, amiket fel szeretnénk térképezni hol vannak, mekkora kiterjedésűek, milyen magasak stb.

– Konkrét gyakorlati megrendeléseik is vannak. Tud említeni néhány példát, hogy hogyan lehet a gyakorlatban használni ezt a módszert?

– Általában a térképek frissítése a legfontosabb. Vegyünk például egy olyan területet, ami nagyon gyorsan változik valamilyen okból: például építenek, bontanak valami. Ilyen lehet egy autópályának vagy más útnak az építése. Ilyenkor nagyon fontos, hogy végigkövessük az építés folyamatát. Ebben az esetben nagyon jó szolgálatot tud tenni egy drón, ami naponta, vagy akár naponta többször is használható. Emellett gyakran előfordul, hogy gyorsan meg kell állapítani egy gödörnek, vagy egy letett kavicsmennyiségnek a köbtartalmát, esetleg valamely hulladéknak a mennyiségét. Ilyenkor is sokkal gyorsabban tudok eredményt elérni, mint hogyha hagyományos geodéziai módszerekkel dolgoznék. Ebből a szempontból a fotogrammetria tulajdonképpen a régi geodéziai eszköztárnak a kiegészítője vagy a kiváltója is lehet.

– Nemrégiben jelent meg egy nemzetközi, angol nyelvű cikkük, amelyben Debrecen egy részének a napenergia-potenciálját mérték fel.

– Egy ilyen kutatásnál az a fő kérdés, hogy egy adott településnek mennyi napelemek elhelyezésére alkalmas tetőfelszíne van. A hagyományos módszerrel ezt csak nagyon hosszadalmas méricskéléssel lehet megállapítani. Viszont a drónnal és a hozzá kapcsolódó fotogrammetriai eljárással jóval gyorsabban és nagyon kevés manuális munkával, tehát viszonylag automatizáltan tudunk eredményt elérni. A folyamat végén meg tudjuk mondani, hogy az adott településen hány négyzetméternyi olyan hely van, ahova ezek a napelemek elhelyezhetők rentábilisan, és ezek pontosan hol vannak.

– Milyen számítógép kell a modellek elkészítéséhez? Mennyi időt vesz igénybe, amíg a gép elvégzi a szükséges számításokat?

– Alapvetően „az erősebb jobb” elv érvényes, vagyis minél nagyobb kapacitású számítógépen érdemes a munkát végezni. Egy legalább 8 magos processzor, és több tíz gigabájt memória már megfelel a célra. Még egy ilyen erős hardverrel is olykor napokon át tart a számítás folyamata.

– Úgy tűnik, az ember agya jelenleg még előnyben van a számítógéphez képest, hiszen mi valós időben alkotjuk meg a 3D-modellt, még akkor is, ha számunkra ismeretlen tájon járunk turistaként.

– A különbség e tekintetben egyre csökken, hiszen lassan piacra dobják például az első önvezető autókat, de az önjáró marsszondák is ilyen technológiát használnak.

– Hol lehet megnézni az Önök által készített modelleket?

– A https://sketchfab.com/geogis oldalra töltöttünk fel néhányat – érdemes körbenézni ezen a címen! Bárki különösebb hozzáértés nélkül is élvezni tudja a modellek szép oldalát: egy internet-böngészővel behívja a weboldalt és kiválasztja az egyik modellünket. Ekkor megjelenik a háromdimenziós modell, amit az egérrel tud forgatni, nagyítani és kicsinyíteni.

– Milyen területekkel foglakoznak még, mik a terveik?

– Modelleztük a Debreceni Egyetem főépületét, Debrecen városának néhány további részletét és a zeleméri templomromot. Tárgyakkal is dolgozunk: az én személyes kedvencem a Kaba meteorit volt, amit szintén körbefotóztunk és modelleztünk. A jövőben szeretnénk előrelépni: múzeumokkal fogunk egyeztetni, hogy az értékesebb tárgyaikat bárki megnézhesse, 3D-ben forgathassa az interneten. Szakmai téren pedig egy eddiginél jóval fejlettebb digitális kamerát tervezünk reptetni a pontosabb modellek és ortofotók előállítása érdekében.

BAJOMI BÁLINT

2016/45